CN102653067B - 一种机床一体传动箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机床一体传动箱，采用两套方向相反的单向传动装置，可以通过简单的结构实现机床的快速后退和慢速进给，结构简单，造价低，故障率和维修成本低。并使得整个传动箱可以一体化完成机械式正反转不同转速输出的要求。同时，在所述机床的动力系统与所述机床的执行装置之间设有扭力离合器，使得机床在进给受阻时，传动轴上的扭矩增大，最终使扭力离合器脱扣，机床维持无害的夹持力，并且电机不会堵转烧毁，此时配合控制电路控制电机反转后退，该装置是机械式防堵转装置，结构简单，造价低，故障率低和安全可靠。

Description

一种机床一体传动箱

技术领域

本发明涉及机床领域，特别涉及一种机床一体传动箱。

背景技术

机床一般要求后退快速，而进给时要求慢速，以达到后退效率高，进给安全系数高的要求，目前机床一般采用正反转等速输出的一套减速齿轮箱，在其连接的电动机转速一致的情况下，其输出的转速和转矩是一样的，为了实现快速后退和慢速进给，其调速一般采用电动机调速系统或者离合器切换不同速比的齿轮来实现后退和进给的不同速度，上述系统存在控制系统结构复杂，造价高，故障率高，维修成本高等缺点。同时其机械传动装置功能单一，不能一体化完成机械式正反转不同转速输出的要求。另外，机械设备有很多功能是通过转矩传递来实现的，当负载端过负荷或者卡死，将造成提供动力的电动机堵转而发热甚至烧毁，因此一般采用继电器过流保护装置，及时断开电动机电源，以达到保护电动机的目的，在实际应用中，常常因为过电流保护装置失效而导致电动机烧毁，因此，过电流保护装置不能完全杜绝事故发生。另外，某些设备需要给工件施加并保持一定的压力，目前一般采用先将压块或者工件夹具等执行部件推进至工件，到达预定位置后，采用传感器或行程开关来控制电动机停止运行，然后再锁死压块或夹具之类部件，该方法存在两个缺陷，一是不能精确控制对工件的压力或夹持力，增加压力传感器控制系统会大大增加成本，二是当传感器和行程开关失效时，依然会造成电动机堵转，可能损坏工件或电动机。因此，需要增加更可靠、又能比较精确的控制压力或夹持力的传动装置。同时，目前机床一般使用的变速装置为普通的齿轮箱，齿轮数量较多，装置体积较大，成本较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单，成本较低，故障率低，体积小，维修成本低，同时具有可靠性高的机械式防夹功能的机床一体传动箱。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种机床一体传动箱，

其特征在于，包括：

传动箱体、扭力离合器和正反转非等速输出齿轮组；

所述正反转非等速输出齿轮组设有转矩输入的主动轴和输出转矩的被动轴，以及后退主动齿轮、进给主动齿轮、后退被动齿轮和进给被动齿轮；所述扭力离合器包括动力输入轴和动力输出轴；

所述主动轴与所述机床的动力系统传动连接；

所述后退被动齿轮和进给被动齿轮同轴连接于被动轴上，所述被动轴与所述扭力离合器的动力输入轴传动连接，所述扭力离合器的动力输出轴与机床的执行装置传动连接；

所述后退主动齿轮、进给主动齿轮与所述后退被动齿轮、进给被动齿轮分别对应传动连接；

所述后退主动齿轮设有一个方向跟随主动轴同步转动而另一个方向则绕主动轴自由转动的单向传动装置，所述进给被动齿轮设有一个方向跟随被动轴同步转动而另一个方向则绕被动轴自由转动的单向传动装置，所述两个单向装置与主动轴或被动轴的随动方向相反；

所述正反转非等速输出齿轮组和扭力离合器均装设于所述传动箱体中。

优选的，所述扭力离合器包括动力输入轴、动力输出轴、扭矩输出滑块、弹簧、连接滚珠和支撑座；

所述动力输入轴一端与所述被动轴传动连接；

所述动力输入轴从所述被动轴一侧向另一侧依次套设有所述支撑座、弹簧、扭矩输出滑块和动力输出轴；所述支撑座固定连接于所述动力输入轴上，所述扭矩输出滑块和动力输出轴滑动套设于所述动力输入轴上；

所述扭矩输出滑块和所述动力输入轴上设有相互匹配的螺旋凹槽，所述螺旋凹槽中嵌设有所述连接滚珠；

所述扭矩输出滑块和动力输出轴相互接触的一面均设有凸块；

所述动力输出轴的远离所述扭矩输出滑块的一端与所述执行装置传动连接。

优选的，所述凸块之间的接触面加工有圆弧倒角。

优选的，所述后退主动齿轮、进给主动齿轮与所述后退被动齿轮、进给被动齿轮分别对应匹配啮合连接。

优选的，还包括后退减速箱和进给减速箱，所述后退主动齿轮、进给主动齿轮与所述后退被动齿轮、进给被动齿轮分别通过所述后退减速箱和进给减速箱对应匹配啮合连接。

优选的，所述单向传动装置为一个方向跟随主动轴或被动轴同步转动而另一个方向则绕主动轴或被动轴自由转动的单向轴承、单向离合器或单向齿轮。

优选的，所述进给主动齿轮与所述进给被动齿轮的齿数比小于后退主动齿轮和后退被动齿轮的的齿数比。

优选的，所述动力输出轴与所述动力输入轴之间通过轴承连接。

优选的，所述机床防夹装置还设有用以检测扭矩、扭矩输出滑块转角或扭矩输出滑块位置的传感器，所述传感器与所述动力系统电连接。

采用本技术方案的有益效果是：采用两套方向相反的单向传动装置，可以通过简单的结构实现机床的执行装置快速后退和慢速进给，结构简单，造价低，故障率和维修成本低，使得整个传动箱可以一体化完成机械式正反转不同转速输出的要求。同时，在同一个传动箱体中，在所述机床的动力系统与所述机床的执行装置之间设有扭力离合器，使得机床在进给受阻时，传动轴上的扭矩增大，最终使扭力离合器脱扣，机床维持无害的夹持力，并且电机不会堵转烧毁，此时配合控制电路控制电机反转后退，该装置是机械式防堵转装置，结构简单，造价低，故障率低和安全可靠。

附图说明

图1是本发明一种机床一体传动箱的示意图；

图2是本发明中扭力离合器联动时的示意图；

图3是本发明中扭力离合器的分解示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.动力系统 2.后退主动齿轮 3.主动轴 4.进给主动齿轮

5.后退被动齿轮 6.被动轴 7.进给被动齿轮 8.执行装置

9.传动箱体 14.扭力离合器 22.动力输入轴 23.支撑座 24.弹簧

25.连接滚珠 26.扭矩输出滑块 27.动力输出轴 29.凸块

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1，

如图1、图2、图3所示，一种机床一体传动箱，包括：

一种机床一体传动箱，包括：

传动箱体9、扭力离合器14和正反转非等速输出齿轮组；

所述正反转非等速输出齿轮组设有转矩输入的主动轴3和输出转矩的被动轴6，以及后退主动齿轮2、进给主动齿轮4、后退被动齿轮5和进给被动齿轮7；

所述主动轴3与所述机床的动力系统1传动连接。

在所述被动轴6与所述机床的执行装置8之间还设有扭力离合器14；所述扭力离合器14包括动力输入轴22和动力输出轴27；

所述后退被动齿轮5和进给被动齿轮7同轴连接于被动轴6上，所述被动轴6与所述扭力离合器14的动力输入轴22传动连接，所述扭力离合器14的动力输出轴27与机床的执行装置8传动连接；

所述后退主动齿轮2、进给主动齿轮4与所述后退被动齿轮5、进给被动齿轮7分别对应传动连接；

所述后退主动齿轮2设有一个方向跟随主动轴3同步转动而另一个方向则绕主动轴3自由转动的单向传动装置，所述进给被动齿轮7设有一个方向跟随被动轴6同步转动而另一个方向则绕被动轴6自由转动的单向传动装置，所述两个单向装置与主动轴3或被动轴6的随动方向相反；所述后退主动齿轮2、进给主动齿轮4与所述后退被动齿轮5、进给被动齿轮7分别对应匹配啮合连接。所述进给主动齿轮4与所述进给被动齿轮7的齿数比小于后退主动齿轮2和后退被动齿轮5的的齿数比。

上述单向传动装置为一个方向跟随主动轴3或被动轴6同步转动而另一个方向则绕主动轴3或被动轴6自由转动的单向轴承、单向离合器或单向齿轮。

所述正反转非等速输出齿轮组和扭力离合器14均装设于所述传动箱体9中。

所述扭力离合器14包括动力输入轴22、动力输出轴27、扭矩输出滑块26、弹簧24、连接滚珠25和支撑座23；

所述动力输入轴22一端与所述被动轴6传动连接；

所述动力输入轴22从所述被动轴6一侧向另一侧依次套设有所述支撑座23、弹簧24、扭矩输出滑块26和动力输出轴27；所述支撑座23固定连接于所述动力输入轴22上，所述扭矩输出滑块26和动力输出轴27滑动套设于所述动力输入轴22上；

所述扭矩输出滑块26和所述动力输入轴22上设有相互匹配的螺旋凹槽，所述螺旋凹槽中嵌设有所述连接滚珠25；

所述扭矩输出滑块26和动力输出轴27相互接触的一面均设有凸块29；

所述动力输出轴27的远离所述扭矩输出滑块26的一端与所述执行装置8传动连接。

所述机床进给时所述凸块29之间的接触面加工有圆弧倒角。

其工作原理是，后退时，启动动力系统1，带动主动轴3转动，主动轴3带动后退主动齿轮2转动，主动齿轮2带动后退被动齿轮5转动，后退主动齿轮5带动被动轴6转动，被动轴6带动扭力离合器14转动，扭力离合器14带动机床执行装置8快速后退，此时进给被动齿轮7也随着被动轴6转动，其带动进给主动齿轮4转动，因为单向传动装置的存在，此时进给主动齿轮4绕主动轴3自由旋转，而没有力矩和能量的传递，相当于与进给相关的齿轮均未参与工作。反之，在进给时，动力系统1反转，带动主动轴3反转，此时进给主动齿轮4和进给被动齿轮7工作，带动扭力离合器14转动，扭力离合器14带动机床执行装置8进给，因为进给主动齿轮4与所述进给被动齿轮7的齿数比小于后退主动齿轮2和后退被动齿轮5的的齿数比，因此实现了后退速度大于进给速度。本实施例实现了在一个一体式传动箱内实现一体化完成机械式正反转不同转速输出的要求。省略了复杂的电气调速控制系统。具有体积小，造价低，可靠性高等优点。

其中，扭力离合器14的工作原理是，静止状态时，扭矩输出滑块26在弹簧24的作用下，处于扭矩输出工位上，此时，连接滚珠25处于螺栓凹槽靠近支撑座23一侧，扭矩输出滑块26和动力输出轴27的凸块29交叉嵌套，此时扭矩输出滑块26和动力输出轴27由于凸块29的存在可以一起转动。当机床启动进给开关时，动力系统1通过带动被动轴6带动动力输入轴22转动，由于连接滚珠25和弹簧24的作用，扭矩输出滑块26跟随转动，在凸块29的作用下，动力输出轴27转动并带动执行装置8进给，直到进给过程结束，如果在进给过程中遇到阻碍，机床遇到的阻力逆向传递给动力输出轴27和扭矩输出滑块26，当阻力足够大时，克服弹簧24的压力，迫使扭矩输出滑块26与动力输出轴22发生相对运动，在连接滚珠25和螺旋凹槽的作用下，扭矩输出滑块26向支撑座23一侧移动，连接滚珠5最终处于螺旋凹槽靠近动力输出轴7一侧，此时，扭矩输出滑块26和动力输出轴27的凸块29相互脱离，机床停止进给动作，而动力系统1带动扭矩输出滑块26继续转动，当凸块29转动到嵌套位置，在弹簧24的作用下，扭矩输出滑块26移回原位，如果此时障碍解除，则机床继续完成进给动作，如果障碍未解除，则扭矩输出滑块26和动力输出轴27的凸块29在阻力的作用下相互脱离，周而复始，直到阻力消失。

采用本技术方案的有益效果是：采用两套方向相反的单向传动装置，可以通过简单的结构实现机床的快速后退和慢速进给，结构简单，造价低，故障率和维修成本低。并使得整个传动箱可以一体化完成机械式正反转不同转速输出的要求。同时，在同一个传动箱体中，在所述机床的动力系统与所述机床的执行装置之间设有扭力离合器，使得机床在进给受阻时，传动轴上的扭矩增大，最终使扭力离合器脱扣，机床维持无害的夹持力，并且电机不会堵转烧毁，此时配合控制电路控制电机反转后退，该装置是机械式防夹装置，结构简单，造价低，故障率和安全可靠。

实施例2，

其余与实施例1相同，不同之处在于，所述机床防夹装置还设有用以检测扭矩、扭矩输出滑块6转角或扭矩输出滑块6位置的传感器，所述传感器与所述动力系统电连接。当遇到阻碍时，传感器检测到相关变量，控制动力系统1反转，使执行装置8后退，以利于解除故障。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种机床一体传动箱，其特征在于，包括:

传动箱体、扭力离合器和正反转非等速输出齿轮组；

所述正反转非等速输出齿轮组设有转矩输入的主动轴和输出转矩的被动轴，以及后退主动齿轮、进给主动齿轮、后退被动齿轮和进给被动齿轮；所述扭力离合器包括动力输入轴和动力输出轴；

所述主动轴与所述机床的动力系统传动连接;

所述后退被动齿轮和进给被动齿轮同轴连接于被动轴上，所述被动轴与所述扭力离合器的动力输入轴传动连接，所述扭力离合器的动力输出轴与机床的执行装置传动连接;

所述后退主动齿轮、进给主动齿轮与所述后退被动齿轮、进给被动齿轮分别对应传动连接；

所述后退主动齿轮设有一个方向跟随主动轴同步转动而另一个方向则绕主动轴自由转动的单向传动装置，所述进给被动齿轮设有一个方向跟随被动轴同步转动而另一个方向则绕被动轴自由转动的单向传动装置，所述两个单向装置与主动轴或被动轴的随动方向相反；

所述正反转非等速输出齿轮组和扭力离合器均装设于所述传动箱体中；

所述扭力离合器包括动力输入轴、动力输出轴、扭矩输出滑块、弹簧、连接滚珠和支撑座；

所述动力输入轴一端与所述被动轴传动连接；

所述动力输入轴从所述被动轴一侧向另一侧依次套设有所述支撑座、弹簧、扭矩输出滑块和动力输出轴；所述支撑座固定连接于所述动力输入轴上，所述扭矩输出滑块和动力输出轴滑动套设于所述动力输入轴上；

所述扭矩输出滑块和所述动力输入轴上设有相互匹配的螺旋凹槽，所述螺旋凹槽中嵌设有所述连接滚珠，所述扭矩输出滑块的螺旋凹槽具有供所述连接滚珠沿周向运动的空间；

所述扭矩输出滑块和动力输出轴相互接触的一面均设有凸块，所述凸块分别沿所述扭矩输出滑块和动力输出轴的径向延伸形成，所述扭矩输出滑块和动力输出轴的凸块交叉嵌套；

所述动力输出轴的远离所述扭矩输出滑块的一端与所述执行装置传动连接。

2.根据权利要求1所述的机床一体传动箱，其特征在于，所述凸块之间的接触面加工有圆弧倒角。

3.根据权利要求1所述的机床一体传动箱，其特征在于，所述后退主动齿轮、进给主动齿轮与所述后退被动齿轮、进给被动齿轮分别对应匹配啮合连接。

4.根据权利要求1所述的机床一体传动箱，其特征在于，还包括后退减速箱和进给减速箱，所述后退主动齿轮、进给主动齿轮与所述后退被动齿轮、进给被动齿轮分别通过所述后退减速箱和进给减速箱对应匹配啮合连接。

5.根据权利要求1到4任一所述的机床一体传动箱，其特征在于，所述单向传动装置为一个方向跟随主动轴或被动轴同步转动而另一个方向则绕主动轴或被动轴自由转动的单向轴承、单向离合器或单向齿轮。

6.根据权利要求5所述的机床一体传动箱，其特征在于，所述进给主动齿轮与所述进给被动齿轮的齿数比小于后退主动齿轮和后退被动齿轮的的齿数比。

7.根据权利要求1到4任一所述的机床一体传动箱，其特征在于，所述动力输出轴与所述动力输入轴之间通过轴承连接。

8.根据权利要求7所述的机床一体传动箱，其特征在于，所述机床防夹装置还设有用以检测扭矩、扭矩输出滑块转角或扭矩输出滑块位置的传感器，所述传感器与所述动力系统电连接。